Espruino？Arduino？micro Python
？Segger embOS
？MicriumuC/OS-II
？以及在uC/OS-II和uC/OS-III之間又有什麼區別呢？究竟該采用初始成本較低的開源架構
，還是選擇需要支付前期費用的商業解決方案，來加速你的設計過程呢？

　　

 

在本文件中，將“軟件構架”解釋為“編寫軟件的一種特定方式”。例如，Arduino提供編寫程序代碼的一種特定方式，允許軟件的片段可以跨越多個項目被重新使用。

　　

軟件架構是由幾個不同的部分所組成
，並由以下組件所定義：程序語言
、應用程序編程接口（API），以及某些工具集的連接。例如，像是在Arduino和Espruino的案例中，軟件架構可以被緊密地連接到工具，或是像在Micrium和FreeRTOS的案例中則是會被分離。

 

 

因此
，該如何選擇一個軟件架構呢？首先，我們需要對一些名詞解釋的更明確一點
，我們已經開始提到操作係統（OS）這zhe個ge名ming詞ci。你ni真zhen正zheng需xu要yao寫xie的de是shi可ke以yi執zhi行xing你ni的de特te定ding要yao求qiu的de程cheng序xu代dai碼ma
，這zhe些xie程cheng序xu代dai碼ma將jiang可ke以yi把ba你ni的de產chan品pin與yu其qi他ta產chan品pin區qu分fen出chu來lai。但dan是shi

，你ni仍reng然ran需xu要yao依yi靠kao軟ruan件jian的de其qi他ta部bu分fen，像xiang是shiADC的驅動程序或SD卡的文件係統棧。這些軟件的部分通常被稱為軟件構件。

　　

zaiciyongyigebijiaoshizhidebiyufangshi，nikeyixiangxiangnideruanjiangoujianjiuxiangshizhuankuai，ranhoubacaozuoxitongshiweishuini。zaicaozuoxitongzhongdingyilezhuankuaidexingzhuang，yijitamenjiangruheyuqitadezhuankuaihudong，yincidangnitianjiagengduogoujiandaoruanjianzhizhongshi，tamenjiangkeyijixuwanmeidixietonggongzuo。zhetingqilaixiangdangbucuo
，dannizhendexuyaoyigecaozuoxitongma
？zengjiacaozuoxitongyedailaileewaidefuhe

，tajianghuixiaohaoshuqianzijiedeshancun，weishijiandexiangyingzengjialeyanchideshijian，bingqiehaixuyaohuafeixiexudeshijianxuexiruhezaicaozuoxitonghuanjingzhongbianxiechengxu。

　　

決定采用哪個軟件架構，將會決定你的想法是否可以按時間、按預算地推動
，或是將你的投資放在風險之中。

　　

一般的經驗法則是，如果你的目標閃存容量是128 KB或更高，並且或是需要通訊功能，便需要一些棧（USB、以太網絡、SDIO、CAN

、Wi-Fi

、BLE）
，長期來看，你最好還是使用操作係統。

　　

在操作係統中最重要的其中一件事情便是調度程序（scheduler）。調度程序是用在為可能會爭奪相同資源的不同任務、分配資源和處理時間的組件。在一般情況下，調度程序有兩種作業的方式
，而這正是“實時”在實時操作係統（RTOS）的(de)意(yi)義(yi)所(suo)在(zai)。實(shi)時(shi)意(yi)味(wei)著(zhe)在(zai)一(yi)個(ge)特(te)定(ding)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)
，會(hui)有(you)一(yi)個(ge)特(te)定(ding)的(de)任(ren)務(wu)將(jiang)會(hui)被(bei)執(zhi)行(xing)。假(jia)設(she)你(ni)得(de)到(dao)一(yi)個(ge)你(ni)需(xu)要(yao)處(chu)理(li)的(de)射(she)頻(pin)封(feng)包(bao)，無(wu)論(lun)你(ni)的(de)設(she)備(bei)目(mu)前(qian)正(zheng)在(zai)做(zuo)什(shen)麼(me)事(shi)，實(shi)時(shi)操(cao)作(zuo)係(xi)統(tong)的(de)核(he)心(xin)會(hui)先(xian)離(li)開(kai)它(ta)目(mu)前(qian)所(suo)做(zuo)的(de)任(ren)務(wu)
，先(xian)完(wan)成(cheng)這(zhe)一(yi)個(ge)高(gao)優(you)先(xian)等(deng)級(ji)的(de)任(ren)務(wu)。這(zhe)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)行(xing)為(wei)在(zai)處(chu)理(li)器(qi)的(de)利(li)用(yong)上(shang)並(bing)不(bu)是(shi)最(zui)有(you)效(xiao)率(lv)的(de)方(fang)式(shi)，但(dan)例(li)如(ru)在(zai)馬(ma)達(da)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)中(zhong)，它(ta)在(zai)通(tong)訊(xun)棧(zhan)與(yu)應(ying)用(yong)中(zhong)最(zui)需(xu)要(yao)重(zhong)視(shi)的(de)便(bian)是(shi)反(fan)應(ying)時(shi)間(jian)的(de)議(yi)題(ti)。

 

 

舉例來說
，如果你已經想通了是否需要采用實時操作係統

，並開始組建軟件需求。你可能知道
，你需要一個USB棧和以太網絡棧
，搭配外部MAC/PHY驅動程序來一起將設備連接到互聯網。但是
，你該從哪裏開始呢？你真的隻需要為你首選的微控製器下載最新的FreeRTOS模板
，並繼續下載開源軟件並放到裝置中就可以了嗎
？或者你隻是需要去找有你所需軟件的商業供貨商，並獲得完整的軟件組合
？

　　

為了做出更明智的決定，我們經常談論要給選定的解決方案一個總體擁有成本（TCO）的概念。所謂的總體擁有成本包含的不僅是你為軟件付出的貨幣價值

，還包括花費在尋找解決方案、組裝不同的構件，並將不同的構件整合到你的項目
，以及開發、測試和生產的工作時間。

　　

在一般情況下
，我們看到的是商業解決方案的總體擁有成本（TCO）
，將jiang比bi自zi己ji組zu建jian開kai放fang原yuan始shi碼ma組zu件jian的de解jie決jue方fang案an要yao來lai的de更geng低di一yi些xie。但dan既ji然ran是shi商shang業ye解jie決jue方fang案an便bian涉she及ji到dao初chu始shi成cheng本ben，這zhe些xie廠chang商shang通tong常chang要yao求qiu在zai使shi用yong解jie決jue方fang案an的de前qian期qi
，取qu決jue於yu你ni所suo需xu要yao的de組zu件jian，便bian必bi須xu先xian支zhi付fu1萬到10萬美元之間的費用。在另一方麵，下載FreeRTOS並開始組裝自己的解決方案，在某些擁有密集資源的應用中，其所花費的金錢，相對會更便宜一些。

　　

決定你的項目的最佳解決方案，將高度依賴於它是否是最容易讓你賺到現金

，或是能夠為總體擁有成本的工時來“買單”。
 

　　

所以，當你已經看到這裏

，你的大腦中可能已經開始吶喊：“隻要給我一個可以讓我開始使用的架構就好了！”

　　

可(ke)惜(xi)沒(mei)有(you)那(na)麼(me)快(kuai)，肯(ken)定(ding)有(you)一(yi)些(xie)方(fang)案(an)的(de)選(xuan)項(xiang)是(shi)比(bi)其(qi)他(ta)選(xuan)項(xiang)更(geng)好(hao)，微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)多(duo)樣(yang)性(xing)
，肯(ken)定(ding)沒(mei)有(you)那(na)種(zhong)一(yi)個(ge)尺(chi)寸(cun)便(bian)適(shi)合(he)所(suo)有(you)需(xu)求(qiu)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。我(wo)們(men)先(xian)來(lai)了(le)解(jie)許(xu)多(duo)最(zui)流(liu)行(xing)的(de)操(cao)作(zuo)係(xi)統(tong)和(he)軟(ruan)件(jian)架(jia)構(gou)，並(bing)分(fen)別(bie)仔(zai)細(xi)地(di)討(tao)論(lun)（本文所提到的操作係統都具有實時能力）：

　　

 

• Micrium uC/OS-II與uC/OS-III

這是在微控製器業界最流行的兩個實時操作係統，特別是因為其創新的商業模式，因為Micriumgongsiyunxunixiazaiwanzhengderuanjiantaojian
，bingkaishifazhan，dengnizhenzhengkaishichanshengyingshouhou，caixuyaokaishizhifujiejuefangandefeiyong。tamenzaianquanzhishangdexitongzhongyongyouzhongyaodediwei，bingqietamendedabufenruanjiangoujiandouyijingtongguorenzheng。

 

• Segger embOS

嵌入式軟件市場的新進入者，但這並不意味著他們是新手。該軟件產品已經開發了超過20年的時間，並已經使用在他們自己的硬件產品之中

，因此對裝置的支持程度非常好，並配有一個優秀的驅動程序庫。

　　

• Express Logic ThreadX

youxingyedezishenrenshisuochuangban，gaigongsizhuanzhuzaisuoyouguanyuxingnengdeshiwushang
，bingjiyachuyuanqijianzhongmeiyigeshizhongzhouqidexiaoneng。tatongchangbeikanzuoshicaozuoxitongzhongdelaosilaisi
，bingyijingyouhenduorenzhengbeishiyongzaianquanzhishangdexitongzhizhong。

 

 

• FreeRTOS

FreeRTOS跟MicriumuC/OS一樣，都是在同行業中最常被采用的實時操作係統之一。它有一個龐大的社群，有很多人都在為軟件做出貢獻
，像是TCP/IP棧
，但做為開源軟件，便意味著沒有公司會負責整合

，因此需要更多的工作來創建一個整合的解決方案。

　　

也有一些公司在FreeRTOS的生態係統中，專門從事將差異化的軟件構件提供給那些需要整合協助的客戶，例如，Wittenstein高完整性係統公司提供稱為SAFERTOS安全認證的FreeRTOS替換核心，以及HCC嵌入式公司提供可以與任何實時操作係統工作的USB、以太網絡和文件係統。

 

• mbed OS

mbed OS解決一些你通常會在開源軟件所遇到的痛點，因為ARM這一家公司會負責整合的工作。然而，它仍然是處於萌芽階段，所以如果你想要有些貢獻就可以去這裏。

 

 

• RIOT OS

RIOT OS被冠以“物聯網中最友好的操作係統”，它(ta)是(shi)以(yi)通(tong)訊(xun)概(gai)念(nian)為(wei)基(ji)礎(chu)所(suo)建(jian)立(li)起(qi)來(lai)的(de)操(cao)作(zuo)係(xi)統(tong)。這(zhe)使(shi)得(de)它(ta)即(ji)使(shi)在(zai)麵(mian)對(dui)困(kun)難(nan)的(de)通(tong)訊(xun)問(wen)題(ti)時(shi)，仍(reng)然(ran)精(jing)簡(jian)且(qie)高(gao)效(xiao)率(lv)。然(ran)而(er)它(ta)仍(reng)然(ran)還(hai)在(zai)積(ji)極(ji)發(fa)展(zhan)的(de)階(jie)段(duan)當(dang)中(zhong)，所(suo)以(yi)你(ni)得(de)計(ji)劃(hua)多(duo)花(hua)幾(ji)個(ge)小(xiao)時(shi)來(lai)進(jin)行(xing)除(chu)錯(cuo)。

　　

 

有(you)一(yi)些(xie)操(cao)作(zuo)係(xi)統(tong)的(de)功(gong)能(neng)就(jiu)像(xiang)是(shi)將(jiang)磚(zhuan)塊(kuai)黏(nian)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)的(de)水(shui)泥(ni)一(yi)樣(yang)，會(hui)與(yu)發(fa)展(zhan)框(kuang)架(jia)緊(jin)密(mi)地(di)結(jie)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)
，因(yin)此(ci)一(yi)般(ban)不(bu)能(neng)使(shi)用(yong)軟(ruan)件(jian)本(ben)身(shen)做(zuo)為(wei)項(xiang)目(mu)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)
，你(ni)必(bi)須(xu)圍(wei)繞(rao)著(zhe)它(ta)來(lai)進(jin)行(xing)整(zheng)個(ge)開(kai)發(fa)流(liu)程(cheng)。這(zhe)些(xie)框(kuang)架(jia)往(wang)往(wang)是(shi)使(shi)用(yong)比(bi)C++更高階的語言所編寫，通常可以在實時操作係統上運行。

　　

• mbed

mbed也出現在這裏，這時則做為快速成型的項目。它是用C++編寫
，並對大多數微控製器和電路板有絕佳的支持，擁有一個龐大的元件程序庫，和一個采用網頁架構的漂亮集成開發環境（IDE）。目前，在它準備全麵部署之前，它仍然需要一點成熟的時間，但它很適合硬件原型的開發。

　　

• Espruino

Espruino是在微控製器上運行的實時JavaScript解jie釋shi器qi。它ta允yun許xu你ni能neng夠gou動dong態tai地di更geng改gai程cheng序xu代dai碼ma，甚shen至zhi不bu需xu要yao讀du寫xie微wei控kong製zhi器qi便bian可ke以yi撰zhuan寫xie程cheng序xu代dai碼ma。在zai它ta開kai始shi量liang產chan之zhi前qian

，仍reng然ran需xu要yao一yi些xie時shi間jian來lai發fa展zhan，但dan它ta很hen適shi合he用yong於yu硬ying件jian原yuan型xing，並bing呈cheng現xian出chu成cheng為wei一yi個ge不bu可ke忽hu視shi軟ruan件jian架jia構gou的de巨ju大da潛qian力li。

 

• microPython

microPython所能做的事與Espruino大致相同

，差別僅在於其使用Python來代替JavaScript。它發展的概念，便是讓你從產品開發的一開始到量產，都能夠支持預先編譯的程序代碼，並使用C語言來編寫時序至上的程序代碼。目前仍在開發當中。

　　

• microEJ

microEJ是一個采用Java架構的框架，讓你輕鬆地為你的設備打造好看的圖形化應用程序。它已經在許多智能手表和一些物聯網（IoT）設備中使用。

　　

 

如果你想要著手進行設備的開發，而無需安裝單一的程序，像是mbed和microPythonzheleidekuangjia

，bianshirumendehaofangfa。danshi，ruguoniyaojianligengdadebushu
，caiyongyigechuncuideshishicaozuoxitongjianghuishigenghaodexuanze。ruguoshiyonggongzuoshijianerbushijinqianlaidangzuoruanjiandetouzi
，duinidegongsilaishuohuigengweiqingsongdehua
，xiangshiFreeRTOS或RIOT這類非商業解決方案便有其優勢。如果你的公司能負擔得起前期投資，像是Segger、Express Logic和Micrium的商業解決方案，將大大降低軟件開發風險和縮短產品上市的時間。在商業解決方案中，特別像是Micrium的de穩wen定ding性xing和he認ren證zheng的de程cheng序xu代dai碼ma基ji礎chu，廣guang泛fan普pu及ji的de部bu署shu，良liang好hao的de元yuan器qi件jian支zhi持chi，開kai放fang的de原yuan始shi碼ma，以yi及ji適shi合he大da多duo數shu經jing濟ji效xiao益yi的de商shang業ye模mo式shi，更geng使shi其qi在zai商shang業ye解jie決jue方fang案an中zhong顯xian得de特te別bie突tu出chu。